LA SCELTA SINAPTICA DI
UN FOTORECETTORE
Lo studio di sistemi nervosi semplici, come quelli degli
invertebrati, consente spesso di identificare processi e meccanismi operanti
anche nel contesto meno accessibile del sistema nervoso dei mammiferi. E’ il
caso del sistema nervoso del moscerino della frutta e dell’aceto Drosophila
melanogaster che, soprattutto per ciò che concerne lo sviluppo, costituisce
un modello di studio di straordinaria utilità.
Per la comprensione dell’organizzazione del sistema nervoso,
un elemento chiave è dato dalla specificità dei collegamenti sinaptici che, nei
fotorecettori della retina di questo moscerino, hanno un modello schematico e
lineare. L’occhio composto degli insetti è costituito da 800 unità oculari,
dette ommatidi, ciascuna delle quali presenta otto fotorecettori, indicati con la
lettera “R” e numerati dall’uno all’otto (R1-R8).
I fotorecettori inviano i neuriti ai neuroni del ganglio
ottico con rigorosa specificità topografica, ossia rispettando punto a punto il
disegno delle ripartizioni della retina, la retinotopica. Il centro di ogni unità oculare è occupato dai recettori R7 e R8 che insieme
costituiscono un’unica via nervosa.
Nern ed altri ricercatori del gruppo di Zipursky hanno identificato
alcuni meccanismi molecolari alla base della specificità sinaptica di questi
fotorecettori (Nern et al. An isoform-specific
allele of Drosophila N-cadherin disrupts a late step of R7 targeting. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 12944-12949, 2005).
La formazione delle sinapsi sui neuroni giusti da parte di R7 richiede la molecola
di adesione cellulare N-caderina. Lo splicing alternativo genera ben 12 forme di
N-caderina, le cui differenze si ritiene abbiano un ruolo nel riconoscimento
cellulare che consente di formare sinapsi secondo il piano di sviluppo. I
ricercatori hanno perciò ipotizzato l’esistenza e l’importanza di mutanti per
specifiche isoforme riguardanti solo alcune funzioni delle N-caderine. Infatti,
su questa base è stato loro possibile distinguere sottogruppi di N-caderine
agenti nelle fasi precoci del processo di formazione delle sinapsi di R7. Un allele mutante che
elimina le sei isofome contenenti l’esone alternativo 18A si è dimostrato in
grado di impedire le connessioni di R7.
Gli esperimenti dimostrano chiaramente che le isoforme contenenti l’esone 18B sono sufficienti per la proiezione degli assoni di R7 a un bersaglio temporaneo nel corso dello sviluppo, ma non sono in grado di consentire il completamento del processo. A tal fine, le forme 18A si sono rivelate indispensabili perché necessarie per la formazione delle sinapsi definitive nello strato midollare M6.